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科技推广:适用于日光温室加温的空气-土壤源热泵复合调控系统
作者: 发布于:2017/4/28 16:37:50 点击量:

日光温室以太阳能为主要能源,可为作物提供适宜生长的小气候环境,但室内热环境受天气影响较大。在北方冬季日光温室依然存在夜晚或阴雨雪时室内气温、地温偏低问题,致使作物生长迟缓,甚至出现冷冻冷害现象,严重影响蔬菜品质和产量。为保证作物全天候处于适宜生长的热环境状态下,必须配备加温设备或系统,传统加温方式均耗费大量的不可再生的化石燃料,并造成大量温室气体的排放。因此,寻求环保节能高效的加温方式势在必行。

科技推广:适用于日光温室加温的空气-土壤源热泵复合调控系统

空气源热泵吸收空气中的低能热量,经过中间介质的热交换,并压缩成高温气体,通过管道循环系统实现加热,节能、环保、安全,得到大力推广和使用。但同时存在机组在冬季运行时制热效率不理想的问题,尤其在我国北方冬季较寒冷或室外空气较潮湿的地区。

研究发现当环境温度和相对湿度处在-5℃~5℃和65%以上时,空气源热泵室外换热器最易结霜,使得机组效率明显降低,需定期除霜,消耗部分能量。当室外温度低于-5℃时,空气源热泵就难于正常工作,需要用电或其他辅助热源对空气进行加热,机组性能系数COP大大降低。土壤源热泵利用地下常温土壤温度相对稳定的特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置,其换热器埋置于地下,无需除霜,同时由于土壤的蓄热特性,地表以下一定深度处的土壤相对于地表温度较高,因而土壤源热泵装置的COP较空气源热泵会更高,具有高效节能的特性。

针对北方寒冷地区空气源热泵使用所存在的技术问题,中国农业大学水利与土木工程学院王宇欣教授团队研究出空气源热泵和土壤源热泵复合温室加温调控系统,为解决冬季温室气温、地温偏低,减少加温成本以及为作物的生长创造了适宜的温度环境方面提供一定的技术基础。

成果简介

科技推广:适用于日光温室加温的空气-土壤源热泵复合调控系统

该系统将空气源热泵和土壤源热泵有效结合,根据室外环境参数选择适宜的热泵运行模式,提高了空气能和地热能的利用效率;冷凝端采用外置式,实现冷凝器的串联运行模式,供热量可以自由调节。此外,土壤源热泵换热器埋置于地下,无需除霜,同时由于土壤的蓄热特性,地表以下一定深度处的土壤相对于地表温度较高,因而土壤源热泵装置的COP较空气源热泵会更高,具有高效节能的特性,且设备简单、设计合理,具有良好的使用价值。

设备主要应用对象

主要用于北方冬季日光温室加温,满足温室热负荷需求,保障温室作物的产量和品质。设备可根据室外环境选择适宜的供热模式,保障温室全天候处于适宜的热环境状态下,有利于温室作物适宜生长,为温室生产者提供便利且创造一定的经济价值。

社会和经济效益

该设备将两种热源不同的热泵复合一体,实现“一机多用”,提高了空气能和地热能等可再生能源的利用效率,通过消耗少量的电能就能实现能量的高效提升,满足温室热负荷需求,减少了温室加温成本,机组制热方式高效环保,具有一定的经济和社会效益。

推广价值

该设备“一机多用”,操作简单,可实现机组多功能功效之间的灵活切换。设备制热效果较显着,可有效为温室供热,适宜在北方寒冷地区进行推广,创造一定的经济和社会效益。

科技推广:适用于日光温室加温的空气-土壤源热泵复合调控系统

成果所属单位:中国农业大学

专家简介

王宇欣,中国农业大学水利与土木工程学院副教授,主要研究领域有城市环境与城镇生态、农业生态园区规划、设施园艺装备与农业建筑工程、沼气工程与新能源利用、设施新材料和建筑节能。先后参加科研项目10余项,发表论文30余篇,主编或参与编写《设施园艺工程与栽培技术》、《固体废物处理处置与资源化》等着作3部。





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